Jetzt geht’s um die Anode: Wie Ferroglobe, Wacker Chemie und HPQ Silicon die Marktmacht Chinas brechen wollen

Ferroglobe punktet mit nanobeschichtetem Hüttensilizium

Ferroglobe bringt vieles mit, um die westliche Industrie aus der Abhängigkeit von China zu führen. Der Konzern setzt auf eigene Produktion sowie Schmelzhütten in Nordamerika und Europa. Statt die teure chemische Gasphasenabscheidung zu nutzen, reinigt Ferroglobe handelsübliches Silizium völlig ohne Säurebehandlungen. In diesem thermischen Verfahren erreicht das gereinigte Siliziummetall von Ferroglobe eine Reinheit von 99,995 %. Das Material wird anschließend mechanisch auf Mikrometergröße gemahlen. Um das gefürchtete Aufblähen des Siliziums im Ladezyklus zu stoppen, tat sich Ferroglobe mit dem kalifornischen Spezialisten Coreshell zusammen. Dessen Nanobeschichtung legt sich wie ein elastischer Schutzschild um die Partikel und verhindert die Zersetzung des Elektrolyten. Gemeinsam präsentierten die Partner automobiltaugliche 60-Ah-Batteriezellen, deren Anode zu 80 % aus Silizium besteht und bei mehr als 475 Zyklen über 90 % der Ausgangskapazität hielt. Auf Kilogramm-Basis kostet dieses aufbereitete Silizium rund 50 % weniger als synthetischer Graphit. Das zeigt: Innovationen sind möglich.

Wacker Chemie: Gemeinsam gegen Pekings Marktmacht

Einen anderen Ansatz verfolgt Wacker Chemie aus München. Als einziger europäischer Großherstellerr von Reinstsilizium für die Halbleiter- und Solarbranche kontrolliert das bayerische Traditionsunternehmen mehrere Produktionsstandorte. Die Versorgung mit Grundstoffen sichert ein firmeneigenes Siliziummetall-Schmelzwerk im norwegischen Holla ab. Durch den Einsatz norwegischer Wasserkraft dürfte die Siliziumfertigung von Wacker Chemie weniger CO2 emittieren, als viele vergleichbare Anlagen in China – konkrete Vergleichszahlen von Wacker liegen dazu allerdings nicht vor. Wacker Chemie belässt es jedoch nicht beim reinen Geschäft mit Silizium, sondern besetzt gezielt die gesamte Wertschöpfungskette. Um ins Großseriengeschäft einsteigen zu können, hält Wacker Chemie seit September 2019 eine strategische Beteiligung von 25 % am britischen Batteriespezialisten Nexeon.

HPQ Silicon: Dank Plasmakraft zu Rekordwerten

Während die Konzerne bestehende Anlagen modifizieren, denkt HPQ Silicon im kanadischen Montreal grundsätzlich neu. Gemeinsam mit dem Plasmaspezialisten PyroGenesis umgeht das Unternehmen die aufwendige, mehrstufige Aufbereitung metallurgischen Siliziums komplett. Technologisches Herzstück der Kanadier ist das geschützte PUREVAP-Verfahren. Der Quarz-Reduktionsreaktor wandelt einfachen Quarz in einer einzigen kontinuierlichen Prozessstufe direkt in hochreines Siliziummetall mit Reinheitsgraden von 99,9 % bis 99,99 % um. Mit seinem Energiebedarf senkt der Reaktor von HPQ Silicon den Stromverbrauch gegenüber konventionellen Lichtbogenöfen deutlich. Daran dockt der Nano Silicon Reactor an, der das flüssige Silizium über Plasmagaszerstäubung unmittelbar in Nanopulver und Nanodrähte umwandelt - so entfallen mechanische Mahlgänge.

Für die Veredelung zu serienreifen Anoden sorgt die französische Tochtergesellschaft Novacium aus Lyon. Novacium koppelt oberflächenmodifizierte Siliziumpartikel mit synthetischem Graphit zu hochfesten Hybridmaterialien. Bei Härtetests in standardisierten 18650-Zellen wies das GEN3-Material von Novacium nach 1.000 Zyklen noch eine Kapazität von rund 80 % auf. Zugleich hat man bei HPQ bereits die vierte Generation getestet und konnte dort erneut Fortschritte machen. Bemerkenswert ist bei Produkten von HPQ der völlig lineare Abbau der Leistung, der Batteriemanagementsystemen exakte Berechnungen erlaubt und es so möglich macht, das Maximum aus Batterien herauszuholen.

HPQ Silicon: Expansionspläne und Akkus fürs Militär

HPQ Silicon begnügt sich nicht mit Erfolgen im Labor, sondern entwickelt kommerzielle Lieferketten. Unter dem Markennamen HPQ ENDURA+ lieferten die Kanadier bereits erste Vorführserien zylindrischer Zellen der Bauformen 18650 und 21700 an Partner aus der Automobilbranche und der Rüstungsindustrie aus. Für Einsätze in unbemannten Fluggeräten schlägt das Unternehmen ein noch höheres Tempo an. Mit weiterentwickelten GEN4-Kompositwerkstoffen erzielten die Akkus von HPQ Silicon in Drohnenbatteriepacks eine Energiedichte von 395 Wh/kg. Um sich den lukrativen europäischen Markt zu erschließen, setzt HPQ Silicon auf Kooperationen mit etablierten Industriepartnern vor Ort, um perspektivisch eine Großfertigung für siliziumbasierte Anodenwerkstoffe in Europa aufzubauen.

Konkrete Baupläne stehen zwar noch aus, doch der europäische Bedarf, den HPQ selbst bis zum Jahr 2030 auf rund 300.000 t Silizium-Anodenmaterial schätzt, unterstreicht die strategische Bedeutung solcher Partnerschaften. Da die modularen Plasmareaktoren im Vergleich zu gigantischen Chemiewerken mit überschaubarem Investitionsaufwand auskommen, könnte der Ansatz von HPQ Silicon Zukunft haben. Angesichts des regulatorischen Rückenwinds für Technologien, die die westliche Industrie von Importen unabhängiger machen, und der Investitionen in Rüstung scheint HPQ Silicon aussichtsreich positioniert. Anleger können sich die Aktie näher ansehen.